ISO 14644-1 Guidelines For Cleanroom Classification

Парадокс точності: Переосмислення відповідності вимогам до чистих приміщень

Все почалося з аномалії калібрування. Під час планового аудиту фармацевтичного підприємства з високим ступенем захисту наша команда зіткнулася з показниками кількості частинок, які не збігалися. Чиста кімната, яка теоретично відповідає стандарту ISO 5, показала спорадичні стрибки в 5-мікронному каналі - достатньо, щоб викликати занепокоєння, але недостатньо, щоб пояснити це несправністю обладнання. Це була не просто технічна помилка; це було вікно в нюанси реальності класифікації чистих приміщень і мінливий ландшафт ISO 14644-1.

Чим глибше ми копали, тим зрозуміліше ставало: відповідність вимогам чистоти - це не питання проставлення галочок. Це динамічний, керований даними процес, який формується під впливом мінливих стандартів, нових технологій і постійної напруги між теоретичною чистотою і практичними обмеженнями. ISO 14644 - це не просто звід правил, це жива структура, і розуміння його керівних принципів має важливе значення для кожного, хто має завдання забезпечити якість продукції, безпеку оператора та узгодження з нормативними вимогами.

Навігація лабіринтом: класифікація чистих приміщень в контексті

Чисті приміщення є основою галузей, де забруднення може призвести до катастрофи - фармацевтика, біотехнології, мікроелектроніка, аерокосмічна промисловість тощо. Але поняття "чистота" не є однозначним. Кожен об'єкт має справу з унікальною сумішшю повітряних частинок, повітряних потоків, перепадів тиску та експлуатаційних особливостей. Саме через цю складність і існує стандарт ISO 14644: забезпечити універсальну мову для визначення, вимірювання та підтримки чистоти повітря.

ISO 14644-1, наріжний камінь стандарту, встановлює параметри максимально допустимих концентрацій частинок у повітрі в контрольованих середовищах. Йдеться не лише про пил чи видиме сміття, а й про мікроскопічні частинки розміром до 0,1 мікрона, які можуть поставити під загрозу стерильність виробництва, результати досліджень чи безпеку пацієнтів.

Проте вплив стандарту виходить за рамки простих цифр. Він формує дизайн об'єкта, диктує протоколи моніторингу та впливає на все - від вибору системи опалення, вентиляції та кондиціонування повітря до стратегій заміни фільтрів. Для організацій, що працюють на передовій, ISO 14644 є одночасно і захистом, і викликом - способом продемонструвати належну ретельність, але також і рухомою мішенню, яка вимагає постійної адаптації.

Для тих, хто шукає найкращі у своєму класі рішення, [QUALIA Cleanroom Equipment] пропонує широкий спектр систем, розроблених відповідно до вимог ISO 14644 і навіть перевищують їх, інтегруючи передові функції безпеки для середовищ з високими вимогами.

Що таке ISO 14644-1? Сфера застосування та основні принципи

По суті, ISO 14644-1 визначає класифікацію чистоти повітря в чистих приміщеннях і пов'язаних з ними контрольованих середовищах, зосереджуючись на концентрації частинок у повітрі. Чинна версія - ISO 14644-1:2015 - визначає дев'ять класів чистих приміщень (від ISO 1 до ISO 9), кожен з яких має суворі обмеження щодо кількості частинок на кубічний метр повітря. Стандарт застосовується до будь-якої галузі, де контроль забруднення повітря є критично важливим, від заводів з виробництва напівпровідників до цехів з виробництва вакцин.

Сфера застосування та визначення

Концентрація твердих частинок у повітрі: Для класифікації розглядаються лише частинки з кумулятивним розподілом на основі розмірів від 0,1 мкм до 5 мкм. Цей діапазон охоплює частинки, які, найімовірніше, можуть впливати на чутливі процеси, але не включає ультрадисперсні (5 мкм), які розглядаються окремо.
Методологія відбору проб: Класифікація ґрунтується на вимірюваннях, проведених за допомогою лічильників світлорозсіювальних частинок у повітрі (LSAPC), що забезпечує об'єктивні, відтворювані дані.
Місця відбору проб: Стандарт вимагає репрезентативного відбору зразків у всьому чистому приміщенні, враховуючи планування, розміщення обладнання та динаміку повітряних потоків.

Варто зазначити, що ISO 14644-1 не є стандартом валідації або кваліфікації в строгому сенсі. Як зазначає Карен Гінзбері, генеральний директор PCI Pharmaceutical Consulting, "стандарти стосуються лише частинок, що містяться в повітрі, а не інших факторів, що мають вирішальне значення для кваліфікації чистих приміщень, таких як випробування диму для визначення структури повітряних потоків". Ця відмінність має вирішальне значення - відповідність стандарту ISO 14644-1 є необхідною, але недостатньою умовою для повного регуляторного схвалення.

Таблиця: Класи чистих приміщень ISO 14644-1 за концентрацією частинок

Клас ISO	≥0,1 мкм	≥0,2 мкм	≥0,3 мкм	≥0,5 мкм	≥1,0 мкм	≥5,0 мкм
1	10	2	0	0	0	0
2	100	24	10	4	0	0
3	1,000	237	102	35	8	0
4	10,000	2,370	1,020	352	83	0
5	100,000	23,700	10,200	3,520	832	29*
6	–	–	–	35,200	8,320	293
7	–	–	–	352,000	83,200	2,930
8	–	–	–	3,520,000	832,000	29,300
9	–	–	–	35,200,000	8,320,000	293,000

*Примітка: Обмеження 29 для ≥5,0 мкм в ISO 5 було вилучено в редакції 2015 року для цілей класифікації, але залишається актуальним для моніторингу.

Ключові зміни та методології в останній версії ISO 14644-1

Перегляд стандарту ISO 14644-1 у 2015 році ознаменував значні зміни в класифікації чистих приміщень. Зміни були не просто косметичними - вони вирішили давні проблеми, пов'язані зі статистичною достовірністю, адекватністю вибірки та практичними реаліями сучасних операцій в чистих приміщеннях.

Статистична точність та місця відбору проб

Однією з найбільш значущих змін став перегляд вимог до місця відбору зразків. Раніше кількість зразків розраховувалася за допомогою рівняння, заснованого на площі чистої кімнати. Новий стандарт замінив його на таблицю пошуку, що забезпечує статистично значущу кількість зразків і зменшує ризик недостатнього відбору проб.

Місця відбору зразків повинні бути обрані таким чином, щоб відобразити всю різноманітність середовища чистої кімнати. Це означає, що необхідно враховувати розташування обладнання, схеми повітряних потоків і потенційні джерела забруднення. Мета полягає в тому, щоб досягти щонайменше 95% рівня достовірності, що 90% площі чистої кімнати відповідає цільовому класу.

Незалежність точок відбору проб

Кожна точка відбору зразків розглядається незалежно, що виключає припущення про те, що кількість частинок нормально розподілена по всьому простору. Такий підхід визнає реальність, що чисті приміщення рідко бувають однорідними - турбулентність, рух обладнання та персоналу можуть створювати мікросередовища з підвищеною кількістю частинок.

Калібрування та контрольно-вимірювальні прилади

Усі лічильники світлорозсіювальних часток, що використовуються для класифікації, повинні бути відкалібровані за стандартом ISO 21501-4, що забезпечує узгодженість і простежуваність на всіх об'єктах і під час аудитів. Ця вимога поширюється на системи безперервного моніторингу, які стають все більш поширеними у високопродуктивних середовищах або середовищах підвищеного ризику.

Таблиця: Ключові методологічні зміни в ISO 14644-1:2015

Зона змін	Попередній підхід	Основні моменти перегляду 2015 року	Вплив/Примітки
Місця відбору проб	На основі рівняння	Пошукова таблиця/статистична значущість	Більше локацій, більше впевненості
Припущення щодо розподілу	Нормальний розподіл	Кожна локація лікується незалежно	Краще відображає реальну варіативність
Калібрування лічильника часток	Не завжди вказано	Повинні відповідати стандарту ISO 21501-4	Забезпечує узгодженість вимірювань
≥5,0 мкм Канал для частинок	Включено для ISO 5	Вилучено для засекречування, збережено для моніторингу	Зменшує кількість хибнонегативних результатів, відповідає найкращим практикам

Пояснення щодо класів чистих приміщень ISO 14644-1

Розуміння дев'яти класів ISO має важливе значення для проектувальників, операторів та менеджерів з якості. Кожен клас відповідає максимально допустимій концентрації частинок, причому нижчі номери класів означають суворіші вимоги.

Як визначаються класи

ISO 1-3: Надчисте середовище, яке зазвичай використовується у виробництві напівпровідників, нанотехнологіях та аерокосмічній галузі. Досягнення цих класів вимагає вдосконаленої фільтрації (часто ULPA), суворого одягу та майже ідеального контролю повітряного потоку.
ISO 4-5: Поширений у фармацевтичному виробництві, особливо для асептичної обробки та змішування. ISO 5 еквівалентний Федеральному стандарту США 209E класу 100 та GMP класу А ЄС у стані спокою.
ISO 6-8: Використовується для менш критичних процесів - складання медичних пристроїв, пакування та деяких дослідницьких програм.
ISO 9: Можна порівняти з типовим офісним середовищем; рідко використовується для регламентованого виробництва.

Таблиця: Класи ISO 14644-1 та типові застосування

Клас ISO	Максимальний вміст частинок ≥0,5 мкм/м³	Типове застосування	Примітки
1	10	Передові напівпровідники, нанотехнології	Рідкісні, надзвичайно дорогі
2	100	Напівпровідникова, аерокосмічна промисловість
3	1,000	Біотехнології, оптика
4	10,000	Фармацевтичне виробництво, оптика
5	3,520	Асептична обробка, збірка електроніки	Еквівалентно FS209E класу 100
6	35,200	Виробництво медичного обладнання
7	352,000	Стерильне змішування, пакування
8	3,520,000	Некритичні застосування в чистих приміщеннях	ISO 8 є другою найнижчою класифікацією
9	35,200,000	Офісне середовище

Наслідки в реальному світі

Досягнення та підтримка певного класу ISO - це не просто встановлення HEPA-фільтрів і все. Це вимагає комплексного підходу - ретельного проектування ОВіК, суворих експлуатаційних протоколів і постійного моніторингу. Навіть незначні відхилення в потоці повітря, поведінці персоналу або обслуговуванні обладнання можуть вивести чисту кімнату з-під контролю.

Практичне застосування: Інтеграція ISO 14644-1 з розширеною фільтрацією - тематичне дослідження

Кілька років тому наша команда отримала завдання модернізувати систему фільтрації вихлопних газів на заводі з виробництва вакцин, щоб підтримувати умови ISO 5 у критичних зонах. Завдання полягало не лише в дотриманні обмежень щодо кількості частинок, а й у забезпеченні безпеки оператора під час заміни фільтрів, мінімізації часу простою та підтримці однорідності концентрації на виході.

Саме там, де Система Bag-in Bag-out (BIBO) від QUALIA вступає в гру. Ця система розроблена для середовищ, де існує ризик як хімічного, так і біологічного забруднення: лабораторії високого рівня P3/P4, виробництво цитотоксичних препаратів та високоактивний хімічний синтез.

Технічні особливості та переваги

Будівництво: Система BIBO повністю виготовлена з 3,0 мм нержавіючої сталі марки 304 з суцільними зварними швами для максимальної міцності та корозійної стійкості.
Конструкція фільтрувальної коробки: Вміщує стандартні високоефективні фільтри з гелевим ущільненням товщиною 292 мм. Нерозбірні суперскладні фільтри з нержавіючої сталі мають більш ніж удвічі більший термін служби, ніж у звичайних фільтрів.
Ущільнення та безпека: Ущільнювальні стрічки EPDM середньої щільності забезпечують надійне ущільнення, а кожні дверцята оснащені 2-метровим захисним мішком і ременями безпеки.
Тестування та моніторинг: Інтегровані тестові порти PAO перед і після себе, манометри диференціального тиску з голчастими фільтрами, а також ручний і автоматичний режими сканування.
Адаптивність: Доступні у вертикальній або горизонтальній конфігураціях, з додатковими дощовими ковпаками для зовнішніх установок. Продуктивність повітряного потоку варіюється від 250 м³/год до 16 200 м³/год на одиницю, з можливістю штабелювання для великомасштабних проектів.

Таблиця: Вибрані специфікації системи BIBO

Повітряний потік (м³/год)	Характеристики ефективності (мм)	Розмір шафи (Ш х В х Г мм)	Примітні особливості
250	305×305×95=1 камера	2100×455×375	Компактний, однокамерний
1350	305×610×292=1 камера	2300×755×375	Середній потік, однокамерний
5400	610×610×292=2 камери	2900×1560×680	Двокамерний, висока пропускна здатність
16200	610×610×292=6 Камер	2900×2365×1330	Багатокамерні, великомасштабні установки

Оперативна інформація

Під час встановлення команда об'єкта оцінила модульність системи та однорідність концентрації на виході - особливість, яка має вирішальне значення для точного відбору проб частинок і відповідності стандарту ISO 14644-1. Інтегрований моніторинг перепаду тиску та тестові порти PAO спростили як первинну кваліфікацію, так і поточний моніторинг.

Заміна фільтрів, яка завжди є операцією з високим рівнем ризику в умовах BSL-3/4, стала значно безпечнішою. Персонал міг виконувати всі роботи з технічного обслуговування за межами захисного бар'єру, використовуючи захисні рукавички, щоб уникнути прямого контакту з радіоактивними речовинами. Це не тільки скоротило час простою, але й мінімізувало ризик випадкового забруднення.

Для об'єктів, які шукають надійне, відповідне вимогам рішення Система Bag-in Bag-out, сумісна з ISO 14644 пропонує переконливе поєднання безпеки, продуктивності та адаптивності.

Виклики та обмеження: Невидимі перешкоди ISO 14644-1

Жоден стандарт не є досконалим, і ISO 14644-1 не є винятком. Залишається кілька проблем - деякі технічні, інші операційні.

Дилема 5-мікронного діапазону

Мабуть, найбільш дискусійним питанням є класифікація частинок в каналі 5 мкм, особливо для середовищ ISO 5. У перегляді 2015 року було знято обмеження 29 частинок/м³ для ≥5,0 мкм в ISO 5 для класифікації, але збережено його важливість для моніторингу. Чому? Тому що точне вимірювання таких великих частинок при низьких концентраціях пов'язане з втратами при відборі проб і статистичною невизначеністю. Як зазначив один галузевий експерт, "обмеження на відбір проб як для розмірів частинок у низьких концентраціях, так і для розмірів понад 1 мкм роблять класифікацію за цією часткою недоцільною через потенційні втрати в системі відбору проб".

Проте регуляторні органи (зокрема, Додаток 1 до GMP ЄС) все ще вимагають моніторингу на рівні 5 мкм для зон класів А/В, що створює розрив між настановами ISO та GMP. Ця суперечність змушує підприємства застосовувати комбінований підхід - класифікувати за ISO, контролювати за GMP і обґрунтовувати будь-які відхилення за допомогою надійних оцінок ризиків.

Вибірка та статистичні обмеження

Новий статистичний підхід підвищує достовірність, але він також означає більшу кількість місць відбору проб, більше даних для аналізу та більшу операційну складність. Для застарілих об'єктів модернізація додаткових точок відбору проб може бути дороговартісною і руйнівною.

Інтеграція та обслуговування

Впровадження передових систем фільтрації, таких як Розчин у пакетах Bag-in Bag-out з однорідною концентрацією на виходічасто вимагає значного планування. Необхідно виділити місце для технічного обслуговування, манометрів перепаду тиску та трубопроводів. У старих будівлях це може означати капітальний ремонт або креативну інженерію.

Таблиця: Загальні виклики щодо відповідності стандарту ISO 14644-1

Виклик	Опис	Потенційне пом'якшення наслідків
Канал для частинок 5 мкм	Низька точність при низьких концентраціях	Зосередьтеся на моніторингу, надійному обґрунтуванні
Збільшення точок відбору проб	Більше локацій, більше операційне навантаження	Автоматизований моніторинг, оцінка ризиків
Обмеження, пов'язані із застарілими об'єктами	Модернізація, обмежений простір	Модульні системи, поетапна модернізація
Управління даними	Більші набори даних, потреба в статистичній точності	Цифрові рішення, розширена аналітика

Погляди експертів та тенденції галузі

Еволюція ISO 14644-1 була сформована різноманітною спільнотою експертів - інженерів, мікробіологів, консультантів з регуляторних питань та операторів чистих приміщень. Їхні думки висвітлюють як сильні сторони, так і поточні дебати в рамках стандарту.

Гордон Фаркхарсон, організатор робочої групи ISO TC209, підкреслив рух до статистичної точності: "Мінімальна кількість зразків тепер визначається з пошукової таблиці, і ця кількість має бути статистично значущою". Ця зміна, на його думку, краще відображає реалії сучасних операцій в чистих приміщеннях.

Карен Гінзбері, провідний консультант, застерігає від сприйняття ISO 14644-1 як універсального стандарту: "Стандарти стосуються лише частинок, що містяться в повітрі, а не інших факторів, що мають вирішальне значення для кваліфікації чистих приміщень, таких як димові випробування для визначення структури повітряних потоків". Її думку поділяють багато фахівців на місцях - відповідність стандарту ISO 14644-1 є необхідною, але недостатньою умовою для справжнього контролю забруднення.

Під час нещодавньої панельної дискусії кілька проектувальників чистих приміщень відзначили зростаючу тенденцію до інтегрованих рішень для моніторингу - систем, які поєднують підрахунок частинок, моніторинг диференціального тиску та контроль навколишнього середовища на єдиній інформаційній панелі. Ці досягнення не лише спрощують дотримання вимог, але й забезпечують проактивне обслуговування та швидке реагування на відхилення.

Висновок: Пошук компромісів та планування подальших дій

ISO 14644-1 - це одночасно і компас, і виклик. Його настанови встановлюють золотий стандарт для класифікації чистих приміщень, забезпечуючи спільну мову для галузей, де точність не підлягає обговоренню. Проте складність стандарту - його статистична точність, методології, що розвиваються, і технічні нюанси - вимагає більшого, ніж простого дотримання. Він вимагає критичного мислення, безперервного навчання та готовності адаптуватися.

Для керівників об'єктів та інженерів шлях до відповідності рідко буває лінійним. Він включає в себе баланс між нормативними вимогами, експлуатаційними реаліями та постійним тиском інновацій. Такі рішення, як Система фільтрації Bag-in Bag-out з розширеними функціями безпеки пропонують шлях вперед, інтегруючи надійний контроль забруднення з практичною зручністю використання.

Але подорож не закінчується встановленням або сертифікацією. Постійний моніторинг, регулярна оцінка ризиків та культура якості є важливими для забезпечення відповідності у світі, де стандарти - і ризики - постійно змінюються.

У міру того, як галузь рухається до більшої автоматизації, інтеграції даних та аналітики в режимі реального часу, дух ISO 14644-1 залишатиметься незмінним: прихильність до вимірюваної, перевіреної чистоти, заснованої на науці, але сформованої на досвіді. І, можливо, саме в цьому полягає справжній урок: відповідність - це не кінцевий пункт призначення, а постійний діалог між стандартами, технологіями та людьми, які змушують все це працювати.